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杆式穿甲弹用究竟哪种弹芯更好,重装上阵的图

2019-10-03 18:29

  出品:科普中国

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  出品:科普中国

  策划:肖春芳

  作者:西南交通大学国防教育协会

  策划:肖春芳

  制作:中新起乐军情观察室

  监制:光明网科普事业部

  制作:中新起乐军情观察室

  监制:光明网科普事业部

  说到各国主战坦克(MBT Main Battle Tank)普遍使用的尾翼稳定脱壳穿甲弹(APFSDS),就不得不提到弹芯材料的钨铀之争。目前广泛应用于各型杆式穿甲弹弹芯的材料是贫铀合金与钨合金,二者材料性能的优劣一直以来都是大家津津乐道的话题。

  监制:光明网科普事业部

  图-160是前苏联为了应对美国“先进有人驾驶战略飞机计划”的B1B枪骑兵超音速战略轰炸机,于20世纪70年代开始研制的变后掠翼重型超音速战略轰炸机,是前苏联批量生产的第一种重型飞机。

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  在俄罗斯胜利日阅兵中,俄第五代战机苏-57首次飞过红场。

  1987年5月,图-160开始进入部队服役,1988年形成初始作战能力。图-160的作战方式以高空亚音速巡航、低空亚音速或高空超音速突袭为主,在高空时可发射长程巡航导弹在敌人防空网外进行攻击;担任防空压制任务时,可以发射短距离导弹。此外,图-160还可以低空突袭,用核弹头的炸弹或是发射导弹攻击重要目标。

  美国M829A2型APFSDS脱壳的瞬间

  苏-57此前代号为“T-50”,于2010年首飞,具有超音速巡航、高度隐形、超级机动性等特点。2018年2月,苏-57被拍到飞抵俄罗斯在叙利亚设立的赫梅米姆空军基地。俄军方随后证实视频中拍摄的战机正是最新的第五代战机苏-57,并称战机接到在实战条件下进行测试的任务。

  2015年4月,俄罗斯国防部长绍伊古视察喀山飞机制造厂时,出人意料地提出了恢复生产图-160战略轰炸机的设想。2016年2月,俄罗斯前空天军总司令邦达列夫宣布第一架新制造的图-160M2将在2021年进行首飞,俄罗斯现有的图-160将接受改造。飞机将获得第二代NK-32发动机、新的航电设备和机载防御系统,以及射程更远、威力更大的战略导弹(由图-160M2携带)。这些新东西将使“海盗旗”的战斗力提升60%。

  一般来说,在同等情况下贫铀合金的侵彻能力较钨合金高10~15%,这是由于贫铀合金材料的临界绝热剪切应变率较低,易发生绝热剪切断裂,即“自锐”效应。而钨合金在穿甲过程中,穿杆头部会“自钝”,致使侵彻阻力增大,侵彻力深度降低。

  苏-57战斗机在气动布局上实现了巨大创新,能做出零半径转弯机动等一系列高难度战术动作,飞行性能和隐身性能的良好结合,使其具备空中格斗和对地攻击能力。

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  下图为纯钨、钨合金和铀合金材料弹芯穿甲过程中弹头的行为特征。

  按照俄罗斯军方的“第六代战争”思想,未来战争的模式主要为非接触作战,突出远程精确打击武器的应用。苏-57从战术层面上来看,其造成的重大影响则主要体现超视距空战和近距格斗空战上。一旦苏-57投入使用,美国的情报、监视侦察系统就要以比原来更近的距离抵近敌机方能发挥作用,而像空中预警平台、空中加油机等高价值目标,在进入到这个距离时可能已经处在苏-57的攻击范围内了。

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  苏-57具备的“极度敏捷性”也将使得美国拥有的一些中距空对空导弹的命中率大打折扣。此外,苏-57比美国的F-22和F-35还有很大的价格优势。据称,F-22和F-35比苏-57贵2.5至3倍(F-22单价约为1.4亿美元,F-35在1亿美元左右)。

  自钝与自锐效果。注:Pure W——纯钨;WHA(Tungsten Heavy Alloy)——高密度钨合金;DU-3/Ti ——一种贫铀合金材料(含Ti/V,钛/钒)

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  由图可见,在同等弹芯直径条件下,贫铀合金穿甲通道直径最小,穿甲阻力最小。

  另外,贫铀易燃,在穿甲后具有强烈的纵火作用,对车辆成员有更强的杀伤效果,更容易引发二次效应。

  但是贫铀也有缺点:

  贫铀具有放射性,会威胁坦克装甲车辆成员的健康,燃烧过程中产生的放射性烟气被吸入后会造成严重内照射。

  贫铀化学活性高,容易氧化变质,不利于长期储存。

  贫铀合金刚度较低,需要使用更大尺寸的弹托防止在膛内加速时弯曲,增加了消极质量,减小了穿甲体获得的动能。

  U的熔点为1133℃,W的熔点为3370°C。由于APFSDS的飞行速度达M5~M6,在这种速度下的气动加热可达2500K左右,在强大的高温和气动力的耦合作用下,贫铀合金的形变较大。弹芯产生的形变会降低速度、加剧章动影响精度和破坏着靶姿态而降低穿深。

  贫铀合金的流变极限强度较低。在穿杆高速撞击并穿透靶板的过程中会发生压缩变形,应变速率提高,峰值应力也将逐渐增大,“自锐”效应将被削弱。

  贫铀较低的剪切强度在带来自锐特性的同时,也使得面对爆炸反应装甲、约束式复合装甲时穿杆更容易被折断。

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